Pressemeddelelse

Supertungt sort hul afsløret i en ring af kosmisk støv

16. februar 2022

I centrum af galaksen M77 befinder der sig et supertungt sort hul, skjult af en sky af kosmisk støv. Den opdagelse bekræfter omkring 30 år gamle forudsigelser, og den giver astronomerne ny viden om "aktive galaksekerner", som er nogle af de klareste og mest gådefulde objekter i Universet. Opdagelsen er gjort ved hjælp af ESOs VLTI (Det europæiske Sydobservatoriums Very Large Telescope Interferometer).

 

Aktive galaksekerner (Active galactic nuclei - AGNs) er meget energirige kilder, som får deres energi fra et supertungt sort hul, og som findes i centeret af nogle galakser. De sorte huller æder store mængder af kosmisk støv og gasarter. Før det helt er blevet slugt, vil stoffet nærme sig det sorte hul i spirallerende baner, og undervejs udsendes der enorme mængder af energi - i mængder, så det udgør mere end hele resten af stjernerne i galaksen udsender tilsammen.

Astronomerne har interesseret sig for disse AGN'er lige side de første af disse klare objekter blev observeret i 1950'erne. Takket være ESOs VLTI har et forskerhold nu under ledelse af Viloleta Gámez Rosas fra Leidens universitet i Nederlandene taget et vigtigt skridt hen imod at forstå, hvordan de fungerer, og hvordan de ville se ud tæt på. De resultater bliver offentliggjort idag i tidsskriftet Nature.

Gámez Rosas og hendes forskerhold har foretaget ekstraordinært detaljerede observationer af centralområdet for galaksen  Messier 77, som også kendes som NGC 1068. De fandt en tyk ring af kosmisk støv og gasser, som skjuler et supertungt sort hul. Opdagelsen giver nødvendig understøtning til en teori, som er omkring 30 år gammel, og som kendes som " the Unified Model of AGNs".

Astronomerne véd godt, at der findes flere forskellige slags AGN'er. For eksempel er der nogle af dem, som udsender pludselige udbrud af radiobølger, mens andre ikke gør. Nogle AGN'er skinner klart i synligt lys, mens andre, som det i Messier 77 er mere afdæmpede. I Unified-modellen formoder man, at alle AGN'er på trods af deres forskelle, har samme grundliggende struktur: et supertungt sort hul omgivet af en tyk ring af støv.

Ifølge den model skyldes eventuelle forskelle i hvordan en AGN ser ud blot at vi fra Jordens retning ser det sorte hul og dets ring fra forskellige vinkler. Hvilken type AGN vi ser, afhænger af, hvor meget ringen skjuler selve det sorte hul fra vores synsvinkel - hvor det i nogle tilfælde er helt skjult.

Tidliger har astronomerne fundet nogle data, som støtter denne Unified Model. Blandt andet har man fundet varmt støv i centrum af Messier 77. Imidlertid har man været i tvivl om støvet helt kan skjule et sort hul, og dermed forklare hvorfor denne AGN skinner meget svagere i synligt lys end andre kendte.

"Støvskyernes sande natur, og deres rolle i både at fodre det sorte hul og at bestemme hvordan det ser ud, når vi ser det fra Jorden, har været centrale spørgsmål i studier af AGN'er igennem de sidste tre årtier," forklarer Gámez Rosas. "Der er ikke nogen enkelt opdagelse, som vil kunne afgøre alle disse spørgsmål, men med dette har vi taget et stort skridt hen imod af forstå hvordan AGN'er fungerer."

Observationerne er muliggjorte takket være instrumentet MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment), som er monteret på  ESO’s VLTI, som har hjemme i Atacamaørkenen i Chile. Med MATISSE kombineres infrarødt lys fra alle fire 8,2meter teleskoper i ESOs Very Large Telescope (VLT) ved hjælp af den teknik, som kaldes interferometri. Forskerne anvendte MATISSE til at scanne centralområdet af Messier 77, som befinder sig 47 millioner lysår borte i retning af stjernebilledet Cetus (Havuhyret).

"Med MATISSE kan vi se en bred vifte af infrarøde bølgelængder, og det gør det muligt for os at se ind igennem støvet, og måle temperaturer meget præcist. Fordi VLTI jo er et meget stort interferometer, får vi en opløsning, som viser os, hvad der foregår selv i galakser så langt væk som M 77. De billeder, vi fik ind, gav os detaljerede oplysninger om forskellene i temperaturer og i absorptionen i støvskyerne omkring det sorte hul," siger medforfatter Walter Jaffe, som er professor ved Leiden universitetet.

Ved at kombinere ændringer i støvets temperatur (fra omkring stuetemperatur til omkring 1200°C) forårsaget af den intense stråling fra det sorte hul med kortlægningen af absorptionsområderne, kunne forskerholdet opbygge et detaljeret billede af støvstrukturerne, og de kunne præcist bestemme, hvor det sorte hul måtte befinde sig. Støvet danner en tyk indre ring, og en mere udbredt ydre skive, med det sorte hul i centrum, og det understøtter Unified Model. Forskerne brugte også data fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, som ESO er medejer af, og National Radio Astronomy Observatorys Very Long Baseline Array som hjælp til at skabe deres situationsbillede.

"Vore resultater bør føre til en bedre forståelse af, hvordan AGN'er fungerer," slutter Gàmez Rosas. "Det bør også hjælpe os til bedre at forstå Mælkevejens historie, hvor vi véd, at der befinder sig et supertungt sort hul i centrum, og det har måske været aktivt i fortiden."

Forskerne ser nu frem til at kunne bruge ESOs VLTI til at søge efter mere støtte til Unified Model for aktive galaksekerner ved at undersøge et større udvalg af galakser.

Medlem af forskergruppen Bruno Lopez, som er førsteforsker med hensyn til MATISSE ved Observatoire de la Côte d’Azur i Nice, Frankrig, siger: "Messier 77 er en vigtig prototype for de aktive galaksekerner og en fin ansporing til at fortsætte og udvide vores observationsprogram, og til at fintune brugen af MATISSE til at kunne håndtere en større mængde forskellige AGN'er."

ESOs Extremely Large Telescope ELT), som forventes at blive taget i brug senere i dette årti, vil også kunne bidrage til udforskningen, og vil kunne give resultater, som supplerer forskerholdets opdagelser, og det vil kunne give dem muligheder for at undersøge vekselvirkningen imellem AGN'er og selve galakserne.

Mere information

 

Forskningsresultaterne her er præsenteret i en artikel med titlen “Thermal imaging of dust hiding the black hole in the Active Galaxy NGC 1068” (doi: 10.1038/s41586-021-04311-7) i tidsskriftet Nature.

Forskerholdet består af Violeta Gámez Rosas (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands [Leiden]), Jacob W. Isbell (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), Walter Jaffe (Leiden), Romain G. Petrov (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Frankrig [OCA]), James H. Leftley (OCA), Karl-Heinz Hofmann (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland [MPIfR]), Florentin Millour (OCA), Leonard Burtscher (Leiden), Klaus Meisenheimer (MPIA), Anthony Meilland (OCA), Laurens B. F. M. Waters (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, Nederlandene; SRON, Netherlands Institute for Space Research, Nederlandene), Bruno Lopez (OCA), Stéphane Lagarde (OCA), Gerd Weigelt (MPIfR), Philippe Berio (OCA), Fatme Allouche (OCA), Sylvie Robbe-Dubois (OCA), Pierre Cruzalèbes (OCA), Felix Bettonvil (ASTRON, Dwingeloo, Nederlandene [ASTRON]), Thomas Henning (MPIA), Jean-Charles Augereau (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institute for Planetary sciences and Astrophysics, Frankrig [IPAG]), Pierre Antonelli (OCA), Udo Beckmann (MPIfR), Roy van Boekel (MPIA), Philippe Bendjoya (OCA), William C. Danchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederlandene [API]), Julien Drevon (OCA), Jack F. Gallimore (Department of Physics and Astronomy, Bucknell University, Lewisburg, Pennsylvania, USA), Uwe Graser (MPIA), Matthias Heininger (MPIfR), Vincent Hocdé (OCA), Michiel Hogerheijde (Leiden; API), Josef Hron (Department of Astrophysics, University of Vienna, Østrig), Caterina M.V. Impellizzeri (Leiden), Lucia Klarmann (MPIA), Elena Kokoulina (OCA), Lucas Labadie (1st Institute of Physics, University of Cologne, Tyskland), Michael Lehmitz (MPIA), Alexis Matter (OCA), Claudia Paladini (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO-Chile]), Eric Pantin (Centre d'Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette, Frankrig), Jörg-Uwe Pott (MPIA), Dieter Schertl (MPIfR), Anthony Soulain (Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney, Australien [SIfA]), Philippe Stee (OCA), Konrad Tristram (ESO-Chile), Jozsef Varga (Leiden), Julien Woillez (European Southern Observatory, Garching bei München, Tyskland [ESO]), Sebastian Wolf (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Tyskland), Gideon Yoffe (MPIA), and Gerard Zins (ESO-Chile).

MATISSE er designet, finansieret og bygget i tæt samarbejde med ESO af et konsortium bestående af instutioner i Frankrig (J.-L. Lagrange Laboratory — INSU-CNRS — Côte d’Azur Observatory — University of Nice Sophia-Antipolis), Tyskland (MPIA, MPIfR and University of Kiel), Nederlandene (NOVA and University of Leiden), og Østrig (University of Vienna). The Konkoly Observatory og universitetet i Köln har også bidraget med støtte til fremstillingen af instrumentet.

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

 

• Forskningsartiklen i sin helhed
• Fotos af VLT/VLTI
• For journalister: abonnér på vore pressemeddelelser under embargo for forlods at kunne modtage dem på dit eget sprog.
• For forskerne: Har du en god historie, så send os et tip

Kontakter

Violeta Gámez Rosas
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel: +31 71 527 5737
E-mail: gamez@strw.leidenuniv.nl

Walter Jaffe
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel: +31 71 527 5737
E-mail: jaffe@strw.leidenuniv.nl

Bruno Lopez
MATISSE Principal Investigator
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Tel: +33 4 92 00 30 11
E-mail: Bruno.Lopez@oca.eu

Romain Petrov
MATISSE Project Scientist
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Tel: +33 4 92 00 30 11
E-mail: Romain.Petrov@oca.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2203 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.